Viscosity of Nematic Liquid Crystals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Belyaev, V. V.

出品人:

页数:240

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价格:$ 158.20

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isbn号码:9781904602088

丛书系列:

图书标签:

• 液晶
• 流变学
• 粘度
• 向列相
• 材料科学
• 物理学
• 软物质
• 相变
• 热力学
• 分子模拟

《流变学：从基础到前沿》 导言：理解物质的流动行为 物质的宏观行为往往与其微观结构息息相关。流变学，作为一门研究物质变形与流动特性的交叉学科，其重要性不言而喻。它不仅是理解材料科学、化学工程、生物医学乃至地球科学等诸多领域基础理论的关键，更是指导新材料设计与工艺优化的核心工具。本书旨在系统梳理流变学领域的经典理论、实验方法与新兴技术，为研究人员、工程师及高年级学生提供一个全面而深入的参考框架。我们专注于探讨非牛顿流体的复杂行为，并着重分析不同外部作用（如温度、剪切速率、电场或磁场）如何调控材料的粘弹性响应。 第一部分：流变学基础理论 本部分首先奠定坚实的理论基础。我们将从最基本的应力、应变、粘度和粘度概念入手，详细阐述牛顿流体的特性及其在工程中的简化应用。随后，我们将进入非牛顿流体的核心讨论。 第一章：粘度与粘弹性 本章将深入探讨粘度的精确定义，区分表观粘度、零剪切速率粘度与极限粘度。随后，我们将引入粘弹性的概念，这是理解许多高分子溶液和软物质行为的关键。通过对Kelvin-Voigt模型、Maxwell模型及标准的四元件模型进行详尽的数学描述与物理意义阐释，读者将能掌握如何利用这些线性粘弹性模型来预测材料在瞬态载荷下的响应。拉伸流变学（Extensional Rheology）的引入，将补充传统剪切流变学在描述聚合物加工过程中的不足，探讨拉伸粘度与剪切粘度之间的复杂关系。 第二章：非牛顿流体的本构方程 识别和量化非牛顿行为是流变学的核心挑战。本章将系统介绍描述剪切变稀、剪切增稠、触变性（Thixotropy）和摇变性（Rheopexy）现象的各种经验模型。我们将详细解析著名的幂律模型（Power Law Model）、Cross模型以及K-BKZ（Kaye-Bernstein-Kearsley-Zapas）模型。重点在于理解这些模型的适用范围、参数的物理意义，以及如何通过实验数据拟合来精确选择最合适的本构关系。此外，触变性研究将涵盖时间依赖性松弛与恢复过程的动态分析，这对涂料、油墨和钻井液的设计至关重要。 第三部分：流变实验技术与数据解析 理论的有效性依赖于精确的实验测量。本部分将聚焦于现代流变仪的操作原理、样品制备与数据采集的标准流程。 第三章：旋转流变仪与稳态测量 本章详细介绍了最常用的双旋转流变仪（如锥板、平板和平行板几何结构）的结构与功能。重点讨论如何进行稳态剪切实验，包括剪切速率扫描以确定粘度曲线，以及应力控制下的流动点（Yield Stress）测量方法（如振荡法与稳态法对比）。我们将强调仪器校准的重要性，以及如何消除滑移（Slip）和惯性效应等常见误差源。 第四章：动态力学分析与粘弹性测量 动态力学分析（DMA）是研究粘弹性行为的有力工具。本章解释了储能模量（G'）和损耗模量（G''）的物理含义，它们分别代表材料的弹性响应和粘性耗散能力。我们将深入探讨频率扫描（Frequency Sweep）实验，分析在不同时间尺度上材料的结构松弛过程。此外，振荡流变学在温度扫描（Temperature Sweep）中的应用，如确定玻璃化转变温度（Tg）和熔点，也将被详尽讨论。 第五章：先进流变测试方法 为了应对更复杂的研究需求，本章介绍了前沿的流变学测试技术。这包括： 1. 拉伸流变学： 采用吹膜流变仪（Film-Blowing Rheometer）或毛细管拉伸技术，测量聚合物熔体在单轴或双轴拉伸下的行为。 2. 微观流变学（Micro-Rheology）： 利用散射技术（如DLS或光学显微镜）追踪示踪颗粒的运动，以探究宏观流动与微观尺度结构演变之间的联系，特别是对弱凝胶和复杂分散体的研究。 3. 界面流变学： 关注液体-液体或液体-空气界面上的应力和变形，揭示表面活性剂和蛋白质膜的流变特性。 第三部分：特定体系的流变学应用 流变学原理被广泛应用于各个工程领域。本部分通过具体的应用案例，展示如何运用流变学知识解决实际问题。 第六章：高分子溶液与熔体流变 高分子材料是流变学研究的基石。本章将集中讨论聚合物的分子量、支化度和浓度的影响。我们将介绍Rouse模型和Zimm模型，用于描述稀溶液中高分子链的动力学。对于浓缩体系和熔体，重点讨论Entanglement（缠结）的概念，并引入著名的Storey-Bashforth或Rouse-Zimm修正模型，以预测熔体在加工过程中的剪切和拉伸行为。此外，共混物和复合材料的界面相互作用对宏观流变性能的影响也将被剖析。 第七章：悬浮液与分散体的流变学 在本章中，我们将探讨颗粒在液体中形成的分散体系，如乳液、浆料和泥浆。经典理论如Einstein方程将被用于描述低浓度下的剪切稀化效应。我们将深入研究Jefferyellipsoid模型在描述非球形颗粒取向过程中的作用。对于高固含量浆料，触变性与屈服应力成为核心，我们将讨论Schofield-Binham模型在预测泵送和沉积过程中的应用，以及颗粒团聚对粘度峰值的影响。 第八章：生物与软物质流变学 软物质流变学关注的是生命体系统和半固体材料。本章将分析血液、黏液（Mucus）和细胞悬浮液的生物流变特性。例如，红细胞的聚集与形变如何影响血液的整体粘度。在食品科学领域，我们将讨论淀粉凝胶、蛋白质水凝胶的结构形成与粘弹性特性，特别是如何通过精确的流变控制来优化食品的口感（Mouthfeel）和稳定性。生物材料的流变行为还涉及到生物打印（Bioprinting）过程中的墨水选择与挤出稳定性，这对组织工程至关重要。 结论与展望 本书最后总结了当前流变学面临的挑战，如建立精确的跨尺度模型、更好地理解非平衡态流变学，以及利用机器学习和人工智能优化实验设计和数据解释。流变学正朝着更精确、更智能的方向发展，为未来材料科学的突破提供坚实的理论支撑。 目标读者： 材料科学、化学工程、机械工程、生物工程、物理学等相关领域的研究人员、博士后、研究生，以及从事相关产品开发与质量控制的工程师。 核心特色： 内容全面覆盖经典理论与前沿技术，强调理论与实验数据的紧密结合，注重不同材料体系的具体应用分析。本书力求在严谨的科学性与清晰的工程应用之间取得完美平衡。

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这本书的封面设计简洁而富有冲击力，那种深邃的蓝色调与其中若隐若现的螺旋结构，立刻就抓住了我的眼球。我是在一个关于新型显示技术研讨会上偶然瞥到它的，当时脑子里就在想，这本书的内容深度一定不一般。迫不及待地翻开，首先映入眼帘的是大量高质量的图表和清晰的分子结构示意图，这对我这种偏爱视觉化学习的人来说简直是福音。它似乎不仅仅是在罗列公式，更像是在引导我进行一场深层次的结构探索。那些关于液晶相变过程的动态模拟截图，精细到每一个分子的排布变化，让我对“有序性”这个概念有了全新的理解。我尤其欣赏作者在引言部分对历史背景的梳理，从早期的光学观察到现代精密测量的演进，脉络清晰，让人能迅速定位到当前研究的前沿阵地。读完前三章，我感觉自己对各向异性介质的基本性质已经构建了一个非常坚固的认知框架，为后续深入理解复杂的流变学行为打下了坚实的基础。这种对细节的执着和对整体逻辑的把控，使得这本书在学术著作中显得格外珍贵。

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尽管这本书的学术价值毋庸置疑，但从一个更广阔的应用视角来看，它所蕴含的跨学科潜力也令人振奋。虽然主题聚焦于“黏度”和“液晶”，但其中所涉及的非平衡态统计力学原理、信息论在系统复杂度量化中的应用，以及复杂流体在微纳通道中的输运特性，都与其他领域如生物物理学、软物质工程乃至宇宙学中的密度涨落研究有着深刻的共鸣。我读到有关“剪切诱导的相分离”那几页时，脑海中立刻浮现了生物膜在受力下的动态行为。这本书的价值不在于提供一个封闭的知识体系，而在于它提供了一套可以迁移和应用到其他复杂系统分析中的思维工具。它鼓励读者跳出液晶材料的特定背景，去思考更普遍的“有序介质在外部驱动力下的响应规律”这一核心科学问题，这才是真正的高级学术著作所应具备的特质。

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我发现这本书在对实验技术的描述上，也展现出了不同寻常的广度和深度。它并未将重点过多地放在对已有成熟仪器的简单介绍上，而是深入探讨了如何根据特定的物理模型来设计和优化测量方案。例如，在讨论剪切流场下的动态行为时，作者不仅分析了经典的双折射法，还详细阐述了如何利用高频振荡磁场来探测各向异性黏滞系数的细微差别。这部分内容对于实验室正在搭建新一代流变仪的团队来说，无疑具有极高的参考价值。更令人惊喜的是，书中穿插了一些关于“噪声”和“系统误差”的讨论，这些往往是教科书中被忽略的“软知识”。作者以一种近乎前辈学者的口吻，告诫读者在处理实验数据时，必须对测量方法的局限性有清醒的认识。这种对实践环节的深刻理解，使得这本书的理论指导性大大增强，避免了理论脱离实际的空泛。

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这本书的章节安排极具匠心，它巧妙地平衡了基础理论与前沿应用之间的关系。从流体静力学性质的铺陈开始，逐步过渡到动态平衡的复杂性，最终聚焦于界面张力与宏观流变行为的耦合。这种由简到繁、层层递进的结构，极大地降低了理解复杂现象时的认知负荷。特别让我印象深刻的是关于“拓扑缺陷”动力学的分析，作者引入了一种非常新颖的拓扑不变量来描述缺陷的演化路径，这为理解液晶材料的非线性响应提供了一种全新的数学框架。与其他仅停留在经典李奥纳多方程描述的文献相比，本书的贡献在于将高阶的非局部相互作用纳入了考虑，从而更好地解释了在强剪切下观察到的结构重组现象。我可以预见，未来几年内，许多基于此书理论框架的硕士和博士论文将会涌现，因为它为接下来的研究指明了清晰的理论方向。

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这本书的叙述风格，坦白说，初读时会让人感到一丝挑战，它不像市面上那些科普读物那样试图用轻松的口吻来掩盖复杂性。相反，作者采用了极其严谨的数学推导和深刻的物理洞察力，直击问题的核心。每一章的论证都建立在前一章坚实的基础上，逻辑链条环环相扣，几乎没有冗余的文字。我花了相当大的精力去消化那些张量分析和微扰理论的应用部分，特别是关于界面能的解析解推导，其优雅程度令人叹服。它迫使读者必须全神贯注，甚至需要频繁地停下来，对照参考书去复习一些高等数学的知识点。但正是这种“不妥协”的态度，保证了内容的高度专业性和准确性。对于真正希望在这一领域做出原创性贡献的研究人员来说，这本书提供的是一把通往精微世界的大钥匙，而非走马观花的导览图。它没有提供现成的答案，而是教会了你如何用最本质的物理语言去提问和求解。

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